تحلیل مهندسی نشان می‌دهد که پتانسیل انرژی خورشیدی ایران نه تنها یک گزینه داخلی، بلکه یک دارایی راهبردی در مقیاس جهانی است. منابع خورشیدی این کشور با بهترین نقاط جهان برابری می‌کند و وسعت بیابان‌های آن امکان توسعه پروژه‌هایی با ظرفیت بسیار بالا را فراهم می‌آورد. با فرض شرایط نرمال برای توسعه، تمرکز بر فناوری‌های پیشرفته مانند پنل‌های مقاوم به گرما، سیستم‌های ردیاب، و استراتژی‌های نوآورانه مانند کشاورزی خورشیدی و تولید هیدروژن سبز، می‌تواند ایران را به یک قطب تعیین‌کننده در چشم‌انداز انرژی پاک جهانی تبدیل کند. چالش اصلی، مدیریت مهندسی محیط خشن بیابان (گرما و گرد و غبار) و تبدیل این منبع عظیم طبیعی به ارزش اقتصادی پایدار است.
ایران، با در اختیار داشتن بیابان‌های وسیع و تابش خورشیدی در سطح جهانی، پتانسیل عظیمی برای تبدیل شدن به یک ابرقدرت در زمینه انرژی خورشیدی دارد. این تحلیل مهندسی، با مقایسه داده‌های اقلیمی ایران با مناطق پیشرو در جهان و اعمال ضرایب عملکرد واقعی، چشم‌اندازی دقیق از این پتانسیل ارائه می‌دهد.
۱. ارزیابی منابع خورشیدی: ایران در مقایسه با معیارهای جهانی
پتانسیل یک منطقه برای تولید برق خورشیدی مستقیماً به میزان تابش خورشیدی دریافتی آن بستگی دارد. دو معیار کلیدی در این زمینه عبارتند از تابش افقی جهانی (GHI) برای سیستم‌های فتوولتائیک (PV) و تابش مستقیم نرمال (DNI) برای نیروگاه‌های خورشیدی متمرکز (CSP).
منابع خورشیدی ایران: بیابان‌های مرکزی و شرقی ایران، به ویژه دشت کویر و دشت لوت، از نظر منابع خورشیدی در کلاس جهانی قرار دارند.
تابش افقی جهانی (GHI): داده‌های اطلس جهانی خورشیدی نشان می‌دهد که میانگین GHI روزانه در مناطق وسیعی از ایران بین ۵.۰ تا بیش از ۶.۲ کیلووات-ساعت بر متر مربع متغیر است. این معادل یک تابش سالانه حدود ۱۸۲۵ تا ۲۲۶۰ کیلووات-ساعت بر متر مربع است. این ارقام با بهترین مناطق خاورمیانه (۲۲۰۰-۲۳۰۰ کیلووات-ساعت بر متر مربع) و بیابان موهاوی (حدود ۲۱۰۰ کیلووات-ساعت بر متر مربع) کاملاً قابل رقابت است.
تابش مستقیم نرمال (DNI): پتانسیل DNI در ایران حتی چشمگیرتر است و در مناطق مرکزی به بیش از ۶.۸ کیلووات-ساعت بر متر مربع در روز می‌رسد. این میزان، که برای فناوری CSP حیاتی است، ایران را در کنار مناطقی مانند بیابان آتاکاما و صحرای بزرگ آفریقا به عنوان یکی از مستعدترین نقاط جهان برای این فناوری قرار می‌دهد.
وسعت بیابان‌ها: ایران دارای دو بیابان اصلی، دشت کویر با مساحت تقریبی ۷۷,۶۰۰ کیلومتر مربع و دشت لوت با مساحت حدود ۵۱,۸۰۰ کیلومتر مربع است. مجموع مساحت این دو بیابان به تنهایی یک منبع عظیم و تقریباً دست‌نخورده برای استقرار نیروگاه‌های خورشیدی در مقیاس بسیار بزرگ (VLS-PV) فراهم می‌کند.
۲. محاسبه بازده واقعی تولید: از تئوری تا واقعیت مهندسی
برای محاسبه میزان برق قابل تولید، باید از تابش خام فراتر رفته و بازده پنل و افت‌های عملکردی سیستم را در نظر گرفت.
بازده پایه: با فرض استفاده از پنل‌های فتوولتائیک مدرن با بازده ۲۰.۶٪ و میانگین GHI سالانه ۲۲۰۰ کیلووات-ساعت بر متر مربع در مناطق بیابانی ایران، هر متر مربع پنل به طور نظری قادر به تولید ۴۵۳ کیلووات-ساعت برق در سال است.
افت‌های عملکردی در اقلیم ایران:
افت حرارتی: بیابان‌های ایران، به ویژه دشت لوت، با ثبت دمای سطحی تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد، از گرم‌ترین نقاط جهان هستند. دمای بالای محیط (بالای ۴۵ درجه سانتی‌گراد در تابستان) می‌تواند دمای پنل را به بیش از ۶۵ درجه سانتی‌گراد برساند. این امر، مشابه مطالعه موردی مراکش، می‌تواند منجر به کاهش توان خروجی تا ۲۰٪ در ساعات اوج گرما شود.
افت ناشی از آلودگی (Soiling): ایران، به دلیل قرار گرفتن در کمربند بیابانی آفرو-آسیایی، مستعد طوفان‌های گرد و غبار است. این پدیده، مشابه مناطق بیابانی دیگر، یک چالش عملیاتی بزرگ است. بدون برنامه‌های تمیز کردن منظم، افت عملکرد سالانه ناشی از گرد و غبار می‌تواند به راحتی به ۱۰٪ تا ۲۰٪ برسد.
محاسبه بازده خالص به ازای هر متر مربع زمین:
با در نظر گرفتن تمام عوامل فوق (بازده پنل، ضریب استفاده از زمین، افت حرارتی و افت ناشی از آلودگی)، یک تخمین مهندسی واقع‌بینانه برای بازده خالص یک نیروگاه PV با ردیاب تک‌محوره در بهترین مناطق بیابانی ایران، مشابه نمونه‌های موفق در بیابان موهاوی و خاورمیانه، بین ۸۵ تا ۱۱۵ کیلووات-ساعت به ازای هر متر مربع از مساحت کل زمین در سال خواهد بود.
۳. فرصت‌های راهبردی برای ایران
با فرض وجود زیرساخت‌های لازم، پتانسیل عظیم خورشیدی ایران می‌تواند فرصت‌های تحول‌آفرینی را فراتر از تولید برق داخلی ایجاد کند:
کشاورزی خورشیدی (Agrivoltaics) برای مقابله با بحران آب: ایران با بحران جدی کمبود آب، به ویژه در مناطق مرکزی، روبروست. فناوری کشاورزی خورشیدی، که در آن کشاورزی و تولید برق در یک زمین انجام می‌شود، یک راه‌حل همزیستی ایده‌آل است. مطالعات نشان داده‌اند که این سیستم‌ها می‌توانند با ایجاد سایه، بهره‌وری مصرف آب را تا ۳۲۸٪ افزایش دهند و عملکرد محصولاتی مانند گوجه فرنگی را دو برابر کنند. با توجه به اینکه حدود ۹۳٪ از مصرف آب ایران در بخش کشاورزی است، پیاده‌سازی کشاورزی خورشیدی می‌تواند به طور همزمان به امنیت غذایی، امنیت انرژی و مدیریت پایدار منابع آب کمک کند.
تولید و صادرات هیدروژن سبز: برق خورشیدی ارزان، پیش‌نیاز اصلی برای تولید رقابتی هیدروژن سبز از طریق الکترولیز آب است. با توجه به پتانسیل بالای خورشیدی، ایران می‌تواند هیدروژن سبز را با هزینه‌ای قابل رقابت با پیش‌بینی‌های جهانی (حدود ۵ دلار به ازای هر کیلوگرم) تولید کند. موقعیت راهبردی ایران و دسترسی به آب‌های بین‌المللی، فرصتی بی‌نظیر برای تبدیل هیدروژن به آمونیاک سبز (به عنوان اقتصادی‌ترین حامل برای حمل‌ونقل دریایی) و صادرات آن به بازارهای اروپا و آسیا فراهم می‌کند. این امر می‌تواند زنجیره ارزش جدیدی ایجاد کرده و ایران را به یک بازیگر کلیدی در اقتصاد جهانی هیدروژن تبدیل کند.
تولید آب از اتمسفر (AWH): در مناطق بسیار خشک که دسترسی به منابع آب سطحی یا زیرزمینی محدود است، برق تولیدی از نیروگاه‌های خورشیدی می‌تواند برای تأمین انرژی سیستم‌های برداشت آب از اتمسفر (AWH) استفاده شود. اگرچه این فناوری انرژی‌بر است (با مصرفی در حدود ۲.۲۵ کیلووات-ساعت به ازای هر لیتر آب در شرایط متوسط)، اما در مقیاس‌های کوچک و برای تأمین آب شرب جوامع دورافتاده، یک گزینه راهبردی محسوب می‌شود.
جدول مقایسه‌ای پتانسیل خورشیدی ایران با مناطق منتخب جهان
| منطقه | GHI سالانه (kWh/m²/yr) | DNI سالانه (kWh/m²/yr) | بازده خالص تخمینی (kWh/m² زمین/yr) | فرصت/چالش کلیدی |
|---|---|---|---|---|
| بیابان‌های ایران (لوت و کویر) | ۱۸۰۰ - ۲۲۶۰ | تا ۲۵۰۰+ | ۸۵ - ۱۱۵ | گرمای شدید، گرد و غبار، پتانسیل عظیم برای هیدروژن سبز و کشاورزی خورشیدی |
| آتاکاما، شیلی | >۲۵۰۰ | ~۳۸۰۰ | ~۱۲۰-۱۵۰ | آلودگی شدید، تابش UV بالا، بالاترین منبع خورشیدی جهان |
| موهاوی، آمریکا | ~۲۱۰۰ | ~۲۷۰۰ | ~۹۰ (PV) | گرمای زیاد، بازار توسعه‌یافته برای پروژه‌های PV+باتری |
| خاورمیانه/شمال آفریقا | ~۲۲۰۰-۲۵۰۰ | ~۲۲۰۰ | ~۹۰-۱۱۰ | گرمای شدید، طوفان‌های شن، پیشرو در LCOE پایین |
